共轭聚合物材料既具有半导体特性或金属导电性，又保留了传统聚合物的柔韧性和可加工性，同时还可以通过分子设计对化学结构进行修饰来调控和改善其物理与化学性能，体现出无机材料无法比拟的优势。作为有机光电功能器件的材料基础，新型聚合物半导体材料的设计和合成对提高器件性能和改善加工工艺具有非常重要的意义。本论文主要从开发新材料的角度出发，设计合成了一系列基于喹吖啶酮和吡咯并吡略二酮单元的新型共轭聚合物，这些聚合物具有良好稳定性、可溶液加工;根据它们的结构特点和光学、电学性质分别应用于聚合物场效应晶体管和聚合物太阳能电池的研究中;通过对薄膜形貌和器件性能的表征，探讨了分子结构和性能之间的内在联系，为进一步设计和合成性能更加优异的聚合物光电功能材料提供指导和借鉴。主要内容如下:　　1.选择喹吖啶酮作为研究对象，首次合成了喹吖啶酮硼酸酯，以喹吖啶酮为给体单元，苯并噻二唑为受体单元，合成了两种给受体型聚合物，(PQB和PQBOC8)。在PQBOC8的苯并噻二唑单元上引入烷氧链之后，聚合物的溶解性和分子量明显提高，而且薄膜具有更好的结晶性，相比之下没有烷氧链的PQB薄膜呈现无序堆积。基于PQBOC8的有机场效应晶体管器件表现出良好的空穴迁移率，为0.3 cm2 V-1s-1，而基于PQB的器件的空穴迁移率仅为5.77×10-3 cm2V-1 s-1。　　2.在第一部分工作的基础上，我们开发了一种简单的液相自组装法，在CHCl3/water界面成功制备了聚合物PQBOC8的超薄晶态膜，并将该晶态膜应用于光晶体管器件。在较弱的白光照射下，光晶体管的光响应为970 A W-1，开关比为1.36×104。与旋转涂膜法得到的薄膜光晶体管器件相比，由于晶态膜中缺陷减少，链间给受体单元之间的相互作用更强，使得晶态膜的器件性能远远优于旋涂薄膜的性能。同时，皮秒时间分辨荧光光谱也证实了晶态膜中链间给受体之间的电荷转移对光生载流子起到关键作用。　　3.为进一步缩短喹吖啶酮聚合物π-π堆积距离，提高载流子传输能力，我们在聚合物骨架中引入了双键，合成了新型聚合物PQTE。双键的引入有效增强了薄膜中聚合物链间相互作用，将π-π堆积距离缩短至3.49(A)，最终PQTE表现出最高迁移率为0.67 cm2 V-1 s-1，这是目前含喹吖啶酮单元聚合物迁移率的最高值。将PQTE作为给体材料与PC71BM共混，在没有任何添加剂和后处理的情况下，太阳能电池的能量转化效率(PCE)为3.9％，结合理论计算、共混膜形貌和结晶性的表征结果，我们认为双键的引入提供了足够的空间，使富勒烯分子更好的嵌入到PQTE的层层堆积结构中，从而实现了良好的共混和相分离。　　4.为简化合成过程，我们设计合成了三组分随机聚合物。以噻吩为桥连单元，通过调节吡咯并吡咯二酮(DPP)和苯并噻二唑的投料比，我们得到了聚合物PDEBOC8-3-7，PDEBOC8-1-1和PDEBOC8-7-3。随着DPP单元的增多，聚合物迁移率逐渐增大。将三个聚合物分别作为给体材料，富勒烯作为受体材料制备的太阳能电池器件的性能却呈现出相反的趋势，说明在纯聚合物膜和共混膜中聚合物表现出不同的聚集形态，而造成这种变化趋势的直接原因是聚合物链中两种组分的比例不同。结合一系列形貌表征手段和密度泛函理论计算，我们认为DPP单元和噻吩取代的苯并噻二唑单元之间平面性的差异使得三种聚合物表现出不同的堆积模式，该工作为后续随机聚合物的设计提供了思路。　　5.在保证聚合物分子良好平面性的前提下，我们研究了链的弯曲程度对光伏器件性能的影响。以DPP和烷氧链取代的苯并噻二唑为研究对象，合成了聚合物PDTBO和PD2TBO。结合吸收光谱和Gauss计算，我们认为PDTBO链具有直线构型，而PD2TBO采取了zigzag构型。在场效应晶体管中，zigzag构型并没有破坏薄膜的结晶性，反而有利于聚合物链的有序堆积，最终PD2TBO的空穴迁移率比PDTBO高出两个数量级。而在太阳能电池中，富勒烯衍生物与PD2TBO良好的相容性使得器件PCE为5.3％，而基于PDTBO器件的PCE仅为2.1％。我们的研究表明调节聚合物链弯曲度是提高器件性能的一种有效方式。